按鍵控制流水燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、PAGE -PAGE . z.課 程 設(shè) 計(jì)題 目8086按鍵控制流水燈設(shè)計(jì)學(xué) 院機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)自動(dòng)化班 級自動(dòng)化姓 名指導(dǎo)教師2016年6月30日-. z.引 言微型計(jì)算機(jī)簡稱微機(jī)，由于具備人腦*些功能，所有又叫做微機(jī)。是由大規(guī)模集成電路組成的、體積較小的電子計(jì)算機(jī)。它是以微處理器為根底，配以內(nèi)存儲(chǔ)器及輸入輸出接口電路和相應(yīng)的輔助電路構(gòu)成的裸機(jī)。把微型計(jì)算機(jī)集成在一個(gè)芯片上即構(gòu)成單片微型計(jì)算機(jī)。學(xué)習(xí)微機(jī)原理與接口技術(shù)，主要內(nèi)容包括微型計(jì)算機(jī)體系構(gòu)造、8086微處理器和指令系統(tǒng)、匯編語言、設(shè)計(jì)以及微型計(jì)算機(jī)各個(gè)組成局部，而其中很大一塊就是匯編語言的學(xué)習(xí)。匯編語言是面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語言，也

2、是利用計(jì)算機(jī)所有硬件特性并能直接控制硬件的語言。用匯編語言編寫的程序由于目標(biāo)程序占用內(nèi)存少，運(yùn)行速度快，它有著高級語言不可替代的用途。因此，學(xué)習(xí)匯編語言是很必要的，通過學(xué)習(xí)匯編語言可以體會(huì)它的作用。通過本次課程設(shè)計(jì)讓我們進(jìn)一步深入?yún)R編語言的學(xué)習(xí)，掌握簡單的接口設(shè)計(jì)技術(shù)，將理論知識(shí)聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)一步學(xué)習(xí)微機(jī)原理與接口技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，為以后深入學(xué)習(xí)打下良好的根底。1總體方案論證1.1功能分析此次課程設(shè)計(jì)的要求為，設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)最小系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)跑馬燈的模擬顯示功能。具體要求為：1、輸入設(shè)備三個(gè)啟動(dòng)按鈕、一個(gè)停頓按鈕，輸出設(shè)備為八個(gè)跑馬燈；2、三個(gè)啟動(dòng)按鈕對應(yīng)三種跑馬燈顯示效果，按下任意一個(gè)啟動(dòng)按鈕，跑馬

3、燈顯示對應(yīng)的效果，按下停頓按鈕則跑馬燈全部熄滅。由上分析可知，我們的硬件的電路需要另行搭建，電路中需包含四個(gè)按鈕和八個(gè)跑馬燈以及相關(guān)芯片，既有輸入設(shè)備又有輸出設(shè)備，經(jīng)過分析可以使用芯片8255A來實(shí)現(xiàn)輸入與輸出，再加上鎖存地址芯片74LS273、譯碼芯片74LS154以及相關(guān)門電路即可構(gòu)本錢設(shè)計(jì)的硬件電路根底。進(jìn)一步分析最終決定用8255A的A口作為輸出去控制跑馬燈，B口作為按鈕信號(hào)輸入，CPU通過接收輸入信號(hào)從而發(fā)出對應(yīng)命令去控制8255A芯片A口輸出，從而A口輸出相應(yīng)電平控制跑馬燈有規(guī)律的亮滅。連接好硬件電路后的主要任務(wù)就是編寫相應(yīng)程序，通過程序去控制和調(diào)度硬件電路的輸入與輸出。1.2系統(tǒng)

4、連接圖設(shè)計(jì)8255A是一種通過可編程并行I/O接口芯片。廣泛用于幾乎所有系列的微機(jī)系統(tǒng)中,8255A具有三個(gè)帶鎖存或緩沖的數(shù)據(jù)端口,可與外設(shè)并行進(jìn)展數(shù)據(jù)交換,8255A有多種操作方式,通用性較強(qiáng),可為CPU與外設(shè)之間提供輸入/輸出通道。8255A和各端口內(nèi)具有中斷控制邏輯,在外設(shè)與CPU之間可用中斷方式進(jìn)展信息交換,使用條件傳輸方式時(shí)可用聯(lián)絡(luò)線進(jìn)展控制。在本次課程設(shè)計(jì)中,我們運(yùn)用8255A為CPU與外設(shè)之間提供輸入輸出輸出通道來實(shí)現(xiàn)對跑馬燈把戲變換的控制。8086微處理器，選擇最小工作模式，所有的總線控制信號(hào)均由8086產(chǎn)生；8086CPU的地址數(shù)據(jù)總線AD15-AD0和地址狀態(tài)總線A16/S

5、3-A19/S6是復(fù)用的，必須通過地址鎖存器把地址總線和數(shù)據(jù)總線別離。跑馬燈硬件電路如圖1所示。電路包括8個(gè)LED彩燈、三片74LS273、一片74LS154、一片8086CPU、一片8255A以及假設(shè)干導(dǎo)線和電阻。用LED可以觀測在不同按鍵輸入下，跑馬燈把戲的變化效果。如圖1所示我們利用啟動(dòng)按鈕作為輸入信號(hào)，通過8255A端口擴(kuò)展芯片，調(diào)節(jié)輸出端口的電平變化，來控制共陽極的LED燈的亮與滅，實(shí)現(xiàn)跑馬燈不同的把戲變化。圖1 跑馬燈硬件電路圖鎖存控制電路鎖存控制電路電路如圖2所示，在微控制器單元MCU中，存放器是十分重要的資源。存放器的主要作用是快速存放算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU運(yùn)算過程中的數(shù)據(jù)，其

6、鎖存功能利用74LS273來實(shí)現(xiàn)，74LS273是一種帶去除功能的8D觸發(fā)器， 1D8D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q8Q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平去除，常用作數(shù)據(jù)鎖存器，地址鎖存器。D0D7：輸入，Q0Q7：輸出；第一腳WR：主去除端，低電平觸發(fā)，即當(dāng)為低電平時(shí)，芯片被去除，輸出全為0低電平；CPCLK：觸發(fā)端，上升沿觸發(fā)，即當(dāng)CP從低到高電平時(shí)，D0D7的數(shù)據(jù)通過芯片，為0時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存，D0D7的數(shù)據(jù)不變。CPU向外部發(fā)出地址鎖存允許信號(hào)，從而使74LS273鎖存地址信號(hào)，在通過譯碼芯片74LS154控制接口芯片8255A，在此系統(tǒng)中充當(dāng)一個(gè)橋梁的作用。這局部電路將相應(yīng)信號(hào)傳送給8255A的A0

7、、A1和CS片選，進(jìn)而CPU開場控制8255A從而驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示不同的樣式。圖2 鎖存控制電路可編程并行通信接口芯片8255A芯片8255A有三種工作方式，他們分別是方式0、方式1、方式2，電路如圖3所示。方式0為簡單I/O，查詢方式，端口A、端口B、端口C均可使用；方式1為選通I/O，中斷方式，端口A、端口B可以使用，選通的輸入/輸出方式；方式2為雙向I/O，中斷方式，只有端口A可以使用，雙向的傳輸方式。方式0也叫根本輸入/輸出方式。一種方式，不需要應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)，端口A、端口B和端口C的高4位及低4位都可以作為輸入或輸出端口。方式0的應(yīng)用場合有無條件傳送和查詢傳送2種； 故根據(jù)我們系統(tǒng)設(shè)

8、計(jì)的要求，綜上可知，選擇8255A為工作方式0，A口作為輸出、B口作為輸入。8255A的3種根本工作方式由方式控制字來決定，D71特征位說明是設(shè)定方式選擇控制字；D7=0，則表示是端口C按位置位/復(fù)位控制字。端口C分成高4位(PC7PC4)和低4位(PC3PC0)，可分別設(shè)置成輸入端口或輸出端口；端口C的高4位與端口A配合組成A組，端口C的低4位與端口B配合組成B組。綜上可得此系統(tǒng)需要滿足A端口為輸出，輸出數(shù)據(jù)給到8個(gè)LED彩燈；端口B為輸入，需要檢測按鍵的輸入情況。圖3 芯片8255A接口電路1.3算法說明本程序涉及芯片8255A的初始化，因此首先需要確定端口地址，CPU向8255A送出方式

9、控制字，進(jìn)而8255A的A口作為輸出、B口作為輸入；定義控制LED燈的相應(yīng)數(shù)據(jù)段，由于需要LED亮后持續(xù)一段時(shí)間這就需要一個(gè)相應(yīng)的延時(shí)程序片段，需要確定B口那個(gè)按鈕開關(guān)按下，這就需要一個(gè)掃描B口開關(guān)按下的子程序，從而CPU發(fā)出相應(yīng)控制等操作給A口送出相應(yīng)電平，LED顯示相應(yīng)的亮滅。因此，主要要點(diǎn)就是找對端口地址，這個(gè)是程序能夠運(yùn)行的必需品，通過分析硬件線路可以正確找到A口、B口以及控制口的地址。2程序流程圖設(shè)計(jì)及其說明主程序流程圖如圖4所示：初始化程序開場送控制字通過A口輸出使燈全滅調(diào)用ledflash子程序圖4 主程序流程圖檢測按鍵延時(shí)控制LED子程序流程圖如圖5所示：開場檢測B口信號(hào)輸入是

10、否為按鍵1是否為按鍵2是否為按鍵3將1型走馬燈的偏移地址送給SI將2型走馬燈的偏移地址送給SI將3型走馬燈的偏移地址送給SI是否終止開關(guān)Num是否為0延時(shí)YYYYYNNNNN完畢圖5 子程序流程圖3關(guān)鍵程序段落說明3.1數(shù)據(jù)段定義dseg segmentnum dw 0 data1 db 0FEh,0FCh,0F8h,0F0h,0E0h,0C0h,80h,00h,00hdata2 db 00h,00h,0FFh,00h,0FFh,00h,0FFh,00h,80h,0C0h,0E0h,0F0h,0F8h,0FCh,0FEh,0FFhdata3 db7Eh,3Ch,18h,00h,0FFh,00h

11、,0FFh,00h,0FFh,00h,18h,3Ch,7Eh,0FFhdseg ends三種燈光變幻組合為：第一種為每隔1s依次亮起8個(gè)燈后保持2s然后全部熄滅第二種為8個(gè)燈全亮2s后閃爍3次,然后依次熄滅第三種為每個(gè)1s從兩頭同時(shí)依次亮起即先亮1、8，然后2、7，然后3、6，然后4、5，8個(gè)燈全部亮起后閃爍3次，然后向兩頭依次熄滅dw為燈光循環(huán)的控制次數(shù)。3.2程序初始化cseg segment para public codeassume ss:sseg,cs:cseg,ds:dseg start: mov a*,dseg mov ds,a*初始化程序。3.3芯片初始化mov d*,020

12、6h ;取8255A的控制端口的地址mov al,82h ;初始化8255A的A口為輸出模式，B口為輸入模式out d*,al 82h即為10000010b，也就是說將A口定義在方式0下并且作為輸出，B口定義在方式0下并且作為輸入，因此這個(gè)方式控制字不是唯一的，其通用形式為1000*01*，C口沒有定義故可以為任意二進(jìn)制數(shù)。mov d*,0200h ;取8255的端口A的地址mov al,0FFh ;使8255的PA0-PA7全為1out d*,al 上邊這個(gè)程序段是往外送數(shù)據(jù)置LED亮滅的。mov d*,0202h ;取8255的端口B的地址in al,d* ;檢測B口輸入信號(hào)這個(gè)是將B口開

13、關(guān)閉合信息讀回來的，從而發(fā)出相應(yīng)控制命令。3.4初始LED亮滅狀態(tài)mov d*,0200h ;取8255的端口A的地址mov al,0FFh ;使8255的PA0-PA7全為1out d*,al ;使所有的燈LED全滅電路上電工作后首先要使所有的LED燈全滅，防止對后面的顯示造成影響。3.5檢測按鍵開關(guān)子程序ledflash proc ;檢測開關(guān)閉合,以便確定哪種閃爍方式mov d*,0202h ;取8255A的端口B的地址in al,d* ;檢測B口輸入信號(hào)choice1: cmp al,0feh jne choice2 mov si,offset data1 ;置第一種燈光變幻組合jmp

14、herechoice2: cmp al,0fdh jne choice3 mov si,offset data2 ;置第二種燈光變幻組合 jmp herechoice3: cmp al,0fbh jne choice4 mov si,offset data3 ;置第三種燈光變幻組合 jmp here choice4: ;每盞燈亮完檢測開關(guān)，如果停頓開關(guān)沒有按下跳到choice5，如果停頓開關(guān)按下燈全滅 cmp al,0f7h jne choice5 jmp e*utchoice5: cmp num,0h;檢測num是否為0，假設(shè)為0掃描開關(guān)，假設(shè)不為0繼續(xù)執(zhí)行 jne here jmp led

15、flash here: mov b*,num mov al,si+b* mov d*,0200h ;取8255的端口A的地址out d*,al ;輸出加電數(shù)據(jù)到端口A inc num ;改變數(shù)字變量的值cmp num,09h je e*it mov c*,005fh dl4: mov b*,00ffhdl3: dec b*jnz dl3 dec c* jnz dl4jmp ledflashe*it: mov num,0 retledflash endp檢測到開關(guān)閉合置相應(yīng)燈光變換。3.6延時(shí)程序片段mov c*,04c9h dl4: mov b*,04c9hdl3: dec b* jnz dl

16、3 dec c* jnz dl4通過雙層循環(huán)從而實(shí)現(xiàn)軟件延時(shí)，延時(shí)計(jì)算公式為(c*)*(b*)/f，f為CPU的頻率，CPU頻率為1500kHz，可以計(jì)算得到程序大致延時(shí)為1s。3.7燈光變換控制here: mov b*,num mov al,si+b* mov d*,0200h ;取8255的端口A的地址 out d*,al ;輸出加電數(shù)據(jù)到端口A inc num ;改變數(shù)字變量的值 cmp num,09h je e*it通過指針移動(dòng)，逐個(gè)選中相應(yīng)的數(shù)據(jù)置相應(yīng)的燈光變換，共八種即一輪LED顯示完成。4程序調(diào)試說明1、內(nèi)存空間分配，匯編語言的重要特點(diǎn)之一是能夠直接利用機(jī)器指令或者偽指令為數(shù)據(jù)或

17、者代碼程序分配內(nèi)存空間，86系列如8086微處理器的存儲(chǔ)器構(gòu)造是分段的，有代碼段，數(shù)據(jù)段，堆棧段或附加段，在程序設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮分段構(gòu)造，要執(zhí)行的程序段應(yīng)設(shè)在當(dāng)前段活動(dòng)段中；分配內(nèi)存空間：直接在proteus里面將8086CPU的internal memory size設(shè)置成一個(gè)足夠用的空間大小，如0*1000，默認(rèn)的空間大小是0*00000，如不改則仿真不成功。程序在運(yùn)行時(shí)所需要的工作單元應(yīng)盡可能的設(shè)在CPU存放器中，這樣存取速度快，而且操作方便；在此系統(tǒng)源程序中都采用8086CPU的全部通用存放器：累加器A*，基數(shù)存放器B*，基數(shù)存放器C*，數(shù)據(jù)存放器D*；和堆棧指針存放器SI。2、調(diào)試過

18、程中出現(xiàn)了問題，UNKOWN 2-BYTE OPCODE AT 1010：0192(E*TRA PART IS DEPOSED)!FE07.檢查了無數(shù)次后無果，憑我目前的能力并無法解決。3、8255A隱藏引腳問題，需要設(shè)置芯片Hidden Pins里的GND改為VSS，4、程序一開場是將延時(shí)環(huán)節(jié)作為一個(gè)獨(dú)立子程序，運(yùn)行過程中由于局部情況下不滿足題設(shè)，故將延時(shí)子程序改為程序段落寫到檢測按鍵的子程序中問題得以解決。5結(jié)果記錄及分析無數(shù)次的失敗之后我并沒有得到想要的結(jié)果，為此我請教了已經(jīng)就業(yè)的親戚，也沒能徹底解決問題。最終我選擇將我的所有目前成果上交，雖然沒能運(yùn)行到最后一步，但我確實(shí)沒有更多的時(shí)間去

19、改變。希望教師看到我的作業(yè)能夠給我提出建議并改正我的錯(cuò)誤，在此感謝！-. z.附 錄程序清單sseg segment dw 200 dup ()sseg endsdseg segmentnum dw 0 ;初始化數(shù)字變量為0;3種不同的燈光變幻組合data1 db 0FEh,0FCh,0F8h,0F0h,0E0h,0C0h,80h,00h,00hdata2 db 00h,00h,0FFh,00h,0FFh,00h,0FFh,00h,80h,0C0h,0E0h,0F0h,0F8h,0FCh,0FEh,0FFhdata3 db7Eh,3Ch,18h,00h,0FFh,00h,0FFh,00h,0F

20、Fh,00h,18h,3Ch,7Eh,0FFhdseg endscseg segment para public code assume ss:sseg,cs:cseg,ds:dseg start: mov a*,dseg mov ds,a* mov d*,0206h ;取8255的控制端口的地址 mov al,82h ;初始化8255的A口為輸出模式，B口為輸入模式 out d*,al e*ut: mov num,0h mov d*,0200h ;取8255的端口A的地址 mov al,0FFh ;使8255的PA0-PA7全為1 out d*,al ;使所有的燈LED全滅begin: call ledflash ;調(diào)用燈光變幻過程 jmp e*it ledflash proc ;檢測開關(guān)閉合